JPH05274003A - 負圧蒸気による非定常型加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負圧蒸気による非定常型加熱装置に関する。 【構成】 従来の負圧蒸気による非定常型加熱装置にお
いて、真空引管に設けられた圧力制御弁の開度を検出
し、Ｘ％以上の開度では予め設定した相関々係に従って
蒸気流量制御装置の設定流量を低減させ、Ｘ＞Ｙである
Ｙ％以下の開度では予め設定した別の相関々係に従って
蒸気流量制御装置の設定流量を増加させるようにした負
圧蒸気による非定常型加熱装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は負圧蒸気による非定常型
加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱交換器で加熱流体と熱交換させること
により流体を加熱する操作において、被加熱流体が熱分
解したり、あるいは局所的に過熱されるのを防止するた
めに、被加熱流体の昇温速度を制限したり、あるいは加
熱流体の温度を制限する例は化学工業ではしばしば経験
することである。かかる場合、経済的な見地から、熱源
として負圧｛１気圧（絶対）以下を意味する。以下同
様｝蒸気を使用する例が多い。

【０００３】一方、熱交換器による加熱において、被加
熱流体の入口温度が徐々に高くなる非定常型加熱の例も
多い。例えば、回分操作により反応槽で流体を反応させ
るために流体を外部加熱する必要から、反応槽から一部
抜き出した流体を外部の熱交換器で昇温し、昇温した流
体を反応槽に返し、再び反応槽から流体を抜き出して熱
交換器で昇温し、反応槽に返すと言う循環加熱を行うこ
とがある。かかる場合、流体の熱交換器入口温度は逓増
し、熱交換器における被加熱流体と加熱流体との間の温
度差は減少する。

【０００４】従来の負圧蒸気による非定常型加熱装置に
おける上記現象を図１（この図１は本発明の実施例もか
ねる）によって説明する。図１に示すように、熱交換器
１２と、熱交換器１２の胴側に接続された蒸気供給管１
４と、予め設定された一定流量の蒸気を熱交換器１２に
供給するために蒸気供給管１４に設けられた蒸気流量制
御装置１６と、熱交換器１２の凝縮水出口側を真空装置
（図示しない）に接続した真空吸引管１８と、熱交換器
１２の凝縮水出口側の圧力を設定圧力に調整するために
真空吸引管１８に設けられた圧力制御弁２０とを備え
て、１気圧（絶対、以下同様）以下の設定圧力の下で飽
和蒸気を凝縮させることにより、入口温度が逓増する被
加熱流体を加熱している。

【０００５】蒸気流量制御装置１６は蒸気供給管１４に
直列に設けられたオリフィス１５と調節弁１７とを備
え、オリフィス１５で計測した蒸気流量と設定流量との
偏差に基づいて調節弁１７の開度を調節することによ
り、蒸気流量を設定流量にフィードバック制御してい
る。また、真空引管１８に設けられた圧力制御弁２０は
圧力制御装置２２により制御されている。

【０００６】なお、蒸気ボイラ（図示しない）で発生さ
せた１気圧以上の圧力の蒸気は、蒸気流量制御装置１６
の調節弁１７により１気圧（絶対）以下の設定圧力に降
圧され、さらに温度制御装置１９により凝縮水等の水が
注入されて飽和蒸気になる。熱交換器１２に供給される
蒸気の温度は蒸気供給管１４への水注入箇所の下流の蒸
気温度計測点２１で計測されている。

【０００７】熱交換器１２は通常の多管式熱交換器ある
いは２重管式熱交換器などであって、特に熱交換器の型
式を問わない。熱交換器１２で蒸気の凝縮により発生し
た凝縮水は熱交換器１２から一旦凝縮水槽２４に入り、
そこで気液分離された後、気相は真空吸引管１８を介し
て真空装置（図示しない）に吸引され、一方液相の凝縮
水はポンプなど（図示しない）により送出される。

【０００８】被加熱流体は例えば反応槽などの槽２６に
収容されていて、そこからポンプ２８により熱交換器１
２の管側に送出されている。熱交換器１２で蒸気との熱
交換により加熱され昇温した被加熱流体は、ポンプの圧
力下で熱交換器１２から再び槽２６に返される。槽２６
は保温及び加熱のため槽の外側が２重壁のジャケットに
形成されていて、そのジャケットにも蒸気が供給されて
いる。熱交換器１２から返って来た温度の高い被加熱流
体は槽２６の中の温度の低い被加熱流体と槽２６で混合
され、再び被加熱流体は熱交換器１２の出口温度よりは
低いが元の温度よりは高い温度になって熱交換器１２に
入る。

【０００９】熱交換器１２に入る被加熱流体の温度は徐
々に上昇し、その結果、熱交換器１２に於ける蒸気と被
加熱流体との温度差が小さくなるので、熱交換器１２で
単位時間当たりの熱交換される熱量、すなわち凝縮する
蒸気量は減少する。一方、蒸気は一定量が供給されてい
るので、熱交換器１２の凝縮水側の圧力が上昇し始め、
圧力制御装置２２は圧力制御弁２０の開度を大きくして
熱交換器１２の凝縮水側の圧力を設定値の低い圧力に戻
そうとする。

【００１０】しかし、熱交換器１２に入る被加熱流体の
温度が更に上昇すると、圧力制御装置２２は圧力制御弁
２０の開度を大きくしても、凝縮水側の圧力の上昇に追
随できなくなる。よって、凝縮水側の圧力、すなわち熱
交換器１２内の蒸気圧力は更に上昇し、その結果熱交換
器１２の蒸気温度も上昇し、終には加熱流体の上限温
度、例えば分解防止のための８０℃を越えて、加熱操作
を緊急停止せざるを得なくなる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述のような加熱操作
の緊急停止が起こると、前後の処理、例えば槽２６にお
ける反応操作も停止せざるを得なくなり、その影響は非
常に大きい。

【００１２】以上の問題に鑑み、本発明は熱交換器の凝
縮水側圧力上昇による緊急停止を回避できるように改良
した負圧蒸気による非定常型加熱装置を提供しようとす
るものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は熱交換器と、前
記熱交換器に接続された蒸気供給管と、設定流量の蒸気
を前記熱交換器に供給するように前記蒸気供給管に設け
られた蒸気流量制御装置と、前記熱交換器の凝縮水出口
側を真空装置に接続した真空吸引管と、前記熱交換器の
凝縮水出口側の圧力を設定圧力に調整するために前記真
空吸引管に設けられた圧力制御弁とを備えて、前記蒸気
供給管を介して前記熱交換器に供給された蒸気を前記凝
縮水出口側の設定圧力が１気圧（絶対）以下の下で凝縮
させることにより、入口温度が逓増する被加熱流体を加
熱するようにした、負圧蒸気による非定常型加熱装置に
おいて、前記圧力制御弁の開度を検出し、Ｘ％以上の開
度では予め設定した相関関係に従って前記蒸気流量制御
装置の前記設定流量を低減させ、Ｘ＞ＹであるＹ％以下
の開度では予め設定した別の相関関係に従って前記蒸気
流量制御装置の前記設定流量を増加させるようにしたこ
とを特徴とする負圧蒸気による非定常型加熱装置であ
る。

【００１４】

【作用】本発明における圧力制御弁の弁開度は圧力制御
装置の圧力制御弁への出力信号を入力することによる
か、又は圧力制御弁の弁ストロークを検出することによ
り検出される。また、圧力制御弁の弁開度に関する情報
は演算器の付属した蒸気流量設定装置に入力される。蒸
気流量設定装置は入力された圧力制御弁の弁開度と設定
値Ｘ及びＹとを演算器で比較し、入力された弁開度がＸ
より大きい場合には、予め設定しておいた圧力制御弁の
弁開度と蒸気設定流量との相関関係に従い算出した低い
設定流量値を設定するように信号を蒸気流量制御装置に
伝達する。逆に入力された弁開度がＹより小さい場合に
は、蒸気流量設定装置は予め設定しておいた圧力制御弁
の弁開度と蒸気設定流量との別の相関関係に従い算出し
た高い設定流量値を設定するように信号を蒸気流量制御
装置に伝達する。

【００１５】圧力制御弁の開度がＸ％以上あるというこ
とは蒸気が凝縮し難くなって圧力が上昇していることを
意味している。そこで、圧力制御弁の開度の大きさに基
づいて蒸気流量制御装置の設定流量を低減して蒸気の供
給量を小さくし、熱交換器における蒸気の凝縮量と熱交
換器への蒸気の供給量を平衡させる。一方、圧力制御弁
の開度がＹ％以下になったと言うことは蒸気が凝縮して
圧力が低下したことを意味している。そこで、圧力制御
弁の開度の大きさに基づいて蒸気流量制御装置の設定流
量を増加して蒸気の供給量を大きくし、熱交換器におけ
る蒸気の凝縮量と熱交換器への蒸気の供給量を平衡させ
る。

【００１６】

【実施例】図１は本発明に係る負圧蒸気による非定常型
加熱装置の実施例装置１０を示す。前に説明した従来の
負圧蒸気による非定常型加熱装置と同じ機器については
同一符号を付し、必要のないかぎり説明を省略する。本
発明に係る負圧蒸気による非定常型加熱装置は図１に示
すように従来の負圧蒸気による非定常型加熱装置に加え
て、演算器を有する蒸気流量設定装置３０を備えてい
る。

【００１７】蒸気流量設定装置３０には、圧力制御装置
２２の圧力制御弁２０への弁開度に関する出力信号を入
力される。蒸気流量設定装置３０は予め設定した設定値
Ｘ及びＹ（ここでＸ＞Ｙ）と入力された圧力制御弁２０
の弁開度とを演算器で比較する。出力信号がＸより大き
い場合には、蒸気流量設定装置３０は予め設定された圧
力制御弁２０の弁開度と蒸気流量制御装置１６の蒸気設
定流量との相関関係に従って蒸気流量制御装置１６の蒸
気の設定流量を低減するように蒸気流量制御装置１６に
信号を伝達する。一方、出力信号がＹより小さい場合に
は、蒸気流量設定装置３０は予め設定された圧力制御弁
２０の弁開度と蒸気流量制御装置１６の蒸気設定流量と
の別の相関関係に従って蒸気流量制御装置１６の蒸気の
設定流量を増加するように蒸気流量制御装置１６に信号
を伝達する。なお、出力信号がＸとＹとの間にある場合
には、蒸気流量設定装置３０は、動作しない。

【００１８】以上の構成により、熱交換器１２において
凝縮する量に見合った量の蒸気量が常に熱交換器１２に
供給されるので、熱交換器１２における蒸気の温度が上
限を超えて緊急停止するような事態にはならない。

【００１９】

【発明の効果】本発明は熱交換器の凝縮水側の圧力を調
整する圧力制御弁の開度を検出し、それに基づいて熱交
換器に供給する蒸気の流量を制御する蒸気流量制御装置
の設定流量を増減させることにより、熱交換器の能力を
最大限に発揮させ、かつ蒸気温度が上昇して緊急停止す
る事態を回避できるように負圧蒸気による非定常型加熱
装置を改良している。本発明に係る負圧蒸気による非定
常型加熱装置を使用すれば、温度上昇による緊急停止が
ないので、生産効率が向上し、かつ緊急停止に伴う製
品、原料の損失もないので、製品の収率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る負圧蒸気による非定常型加熱装置
の一実施例及び従来の同装置の説明図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小寺 和彦 神奈川県平塚市東八幡４丁目17番１号 関 西ペイント株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換器と、前記熱交換器に接続された
   蒸気供給管と、設定流量の蒸気を前記熱交換器に供給す
   るように前記蒸気供給管に設けられた蒸気流量制御装置
   と、前記熱交換器の凝縮水出口側を真空装置に接続した
   真空吸引管と、前記熱交換器の凝縮水出口側の圧力を設
   定圧力に調整するために前記真空吸引管に設けられた圧
   力制御弁とを備えて、前記蒸気供給管を介して前記熱交
   換器に供給された蒸気を前記凝縮水出口側の設定圧力が
   １気圧（絶対）以下の下で凝縮させることにより、入口
   温度が逓増する被加熱流体を加熱するようにした、負圧
   蒸気による非定常型加熱装置において、前記圧力制御弁
   の開度を検出し、Ｘ％以上の開度では予め設定した相関
   関係に従って前記蒸気流量制御装置の前記設定流量を低
   減させ、Ｘ＞ＹであるＹ％以下の開度では予め設定した
   別の相関関係に従って前記蒸気流量制御装置の前記設定
   流量を増加させるようにしたことを特徴とする負圧蒸気
   による非定常型加熱装置。